王亞軍，蘇 博，毛立昕，魏代棟，馬繹皓（.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 7000；.陜西省銅川市王益區(qū)氣象局，銅川 77000；.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 7000）

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GIS技術(shù)在氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃中的應(yīng)用

王亞軍1，蘇 博2，毛立昕1，魏代棟1，馬繹皓3
（1.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 730200；2.陜西省銅川市王益區(qū)氣象局，銅川 727000；3.甘肅省蘭州市皋蘭氣象局，蘭州 730200）

摘 要：文章分析1981～2010年皋蘭縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象災(zāi)害（干旱、沙塵暴、暴雨洪澇和冰雹）數(shù)據(jù)，通過對孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承載體易損性以及防災(zāi)減災(zāi)能力等多因子綜合分析，利用GIS技術(shù)和加權(quán)綜合評價(jià)法，以及層次分析法對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級劃分。結(jié)果表明：黑石和西岔處于干旱、沙塵暴和冰雹災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；九合和什川為暴雨洪澇高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，干旱、沙塵暴和冰雹低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

關(guān)鍵詞：氣象災(zāi)害 GIS 皋蘭縣 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化（全球變暖、土地沙漠化等）和人類活動(dòng)的變化（城市化、人口增長、亂卡濫伐）等因素，造成世界各地災(zāi)害頻發(fā)。全球氣候變化，為人類及生態(tài)系統(tǒng)帶來冰川消融、海平面上升、生態(tài)系統(tǒng)改變，以及高溫?zé)崂恕⒏珊?、暴雨冰凍等一系列極端天氣、氣候?yàn)?zāi)難，因此，造成人民財(cái)產(chǎn)的損失進(jìn)一步加劇。如此異常的氣候變化和災(zāi)害事件，已經(jīng)引起國家和地方政府的高度重視。

伴隨著3S技術(shù)的快速發(fā)展，世界各國不斷利用3S技術(shù)，在干旱、山體滑坡、洪澇、地震等領(lǐng)域廣泛的運(yùn)用，為各國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。同時(shí)，也完成了大量的基礎(chǔ)研究工作。隨著我國空間技術(shù)的發(fā)展，3S技術(shù)成為近年來國內(nèi)災(zāi)害監(jiān)測工作者們研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在旱災(zāi)、沙塵暴災(zāi)害、洪澇災(zāi)害等方面，充分顯示出3S技術(shù)快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，是災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指氣象災(zāi)害發(fā)生及給人類社會(huì)造成損失的可能性。該文研究氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是在對皋蘭縣氣象災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和分析的基礎(chǔ)上，通過對災(zāi)害致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承載體以及防災(zāi)減災(zāi)能力等因子綜合分析，分析導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度和頻度，對氣象災(zāi)害繪制風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，易損性及潛在的影響進(jìn)行估計(jì)。

1 研究區(qū)域的概況

皋蘭縣位于東經(jīng)103°32′～104°22′，北緯36°05′～36°50′之間，地處甘肅省中部，蘭州市東北部，東鄰白銀市白銀區(qū)，東南跨黃河與榆中縣接壤，南接蘭州市城關(guān)區(qū)，西南與安寧區(qū)、西固區(qū)毗鄰，西連永登縣，北依白銀市景泰縣。轄區(qū)東西最大距離60 km，南北最大距離84 km，總面積2 556 km2。皋蘭縣轄區(qū)包括石洞、西岔、什川、忠和、九合、黑石川、水阜等7個(gè)鎮(zhèn)?？?cè)丝?8.084萬人，其中，城鎮(zhèn)常住人口3.008萬人，漢族有17.891萬人，占總?cè)丝跀?shù)的98.93%，有藏族、回族、蒙古族、滿足、土族5個(gè)少數(shù)民族共1 929人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，氣象災(zāi)害占皋蘭縣自然災(zāi)害的80%以上，每年因氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失，約占當(dāng)年GDP的1%～3%，對皋蘭縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境等造成較大影響。

1.1 皋蘭縣地形地貌

皋蘭縣地處隴西黃土高原西北部，是東祁連山褶皺帶與隴西沉降盆地間的過渡區(qū)，石質(zhì)山地與黃土丘陵地貌交錯(cuò)分布。地勢為北高南低、西高東低，呈西北向東南傾斜，山脈多為南北走向，海拔高度在1452.4～2 454 m之間，相對高差近1 km。境內(nèi)丘陵溝壑縱橫，溝壑密度2.64 km/km2，梁峁起伏、川梁相接，并由西北向東南呈帶狀分布。境內(nèi)共有0.5 km以上的大小砂、土溝4 977條，全長6 743.7 km，這是該縣水土流失侵蝕溝的發(fā)源地。

1.2 皋蘭縣氣候概況

皋蘭縣屬溫帶半干旱氣候，主要特點(diǎn)為氣候干燥、四季分明、雨熱同期、日照充足、蒸發(fā)量大、晝夜溫差大、降水量少，且時(shí)空分布不均，災(zāi)害性天氣頻繁發(fā)生。多年平均氣溫7.4℃、極端最低氣溫-27.7℃（2008年1 月30日）、極端最高氣溫38.9℃（2000年7月24日）、最低月平均氣溫-11.6℃（1993年1月）、最高月平均氣溫22.7℃（2010年7月）、平均氣溫年較差為29.0℃、最大日較差29.0℃、高溫天氣年平均出現(xiàn)9 d，且集中在6～8月。2006年，高溫天氣多達(dá)26 d。年平均降水量240.3 mm，年平均降水日數(shù)73 d，最多達(dá)88 d（1988年），最少56 d（1997年），年極端最大雨量為354.3 mm （1985年），年極端最少雨量154.9 mm（1982年），降水主要集中在5～9月，且7月降水最多。年平均蒸發(fā)量1 543.8 mm，年均日照2 415.5 h，年平均無霜期為160 d，最長達(dá)197 d，最短為132 d。

1.3 皋蘭縣自然災(zāi)害情況

主要災(zāi)害有干旱、沙塵暴、霜凍、冰雹、洪澇、雪災(zāi)等。

旱災(zāi)：干旱出現(xiàn)的頻率高達(dá)87%，十年九旱且一年四個(gè)季度均可能發(fā)生，以春旱、唇膜初夏旱、伏旱的危害最為嚴(yán)重。

沙塵暴：沙塵的主要源來自于河西地區(qū)，且本地裸露的地表，提供了重要的補(bǔ)充，全縣年平均沙塵暴天數(shù)為6 d，全年都可能出現(xiàn)。

冰雹：年均出現(xiàn)1.4次，影響范圍小，持續(xù)時(shí)間短，來勢猛，強(qiáng)度大，一般伴有暴雨洪澇和大風(fēng)。根據(jù)1985～2010年皋蘭氣象站的記錄，共出現(xiàn)冰雹76次，主要集中在4月下旬到9月下旬，最多年份發(fā)生12次。

洪災(zāi)：平均7～8年出現(xiàn)1次，多集中在6～8月，最嚴(yán)重的1次發(fā)生在1977年8月4日，是百年難遇的特大性災(zāi)害，全縣42個(gè)生產(chǎn)大隊(duì)，183個(gè)生產(chǎn)小隊(duì)受災(zāi)，受災(zāi)面積0.103萬hm2，損失糧食20萬kg。2001年8月28日的日降水量46.8 mm，是有觀測資料以來，出現(xiàn)的最大一次暴雨過程。

雖然這種“8+2”模式心電圖對冠心病患者LM/3支病變及其預(yù)后有相當(dāng)高的預(yù)測價(jià)值，但是這種心電圖模式并不總是由左主干/等同左主干病變所導(dǎo)致的。其他臨床情況(如急性肺栓塞[18]、心肌肥厚、微血管病變[13]、急性主動(dòng)脈夾層[19]等)下，也可以出現(xiàn)“8+2”心電圖特點(diǎn)，因此在臨床工作中要根據(jù)不同的臨床狀況進(jìn)行考慮。

雪災(zāi)：最大1次發(fā)生在1982年5月12日，雨夾雪14.3 mm，積雪深度7 cm。

霜凍：初霜凍的平均出現(xiàn)日期為10月4日，終霜凍為4月27日，出現(xiàn)時(shí)常伴有大風(fēng)、降雪等天氣，氣溫驟降，會(huì)給農(nóng)作物造成重大損失。

2 數(shù)據(jù)資料和研究方法

2.1 氣象數(shù)據(jù)

該文采用甘肅省皋蘭縣氣象站1981～2010年的干旱、沙塵暴、冰雹，以及洪澇地理信息數(shù)據(jù)和皋蘭縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

干旱、沙塵暴、冰雹及洪澇的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是基于風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害理論、洪澇形成機(jī)制，通過對孕災(zāi)環(huán)境敏感性、致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承載體易損性及防災(zāi)減災(zāi)能力等多因子綜合分析，并運(yùn)用GIS技術(shù)和加權(quán)綜合評價(jià)法，對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級劃分。

3 皋蘭縣三種氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃及分析

3.1 干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃主要從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感型性、承災(zāi)體易損性（基于GIS的赤峰干旱）3個(gè)方面，進(jìn)行綜合分析得到。密集的河網(wǎng)、高效的灌溉系統(tǒng)，可以有效緩解干旱，孕災(zāi)環(huán)境敏感性將和網(wǎng)密度作為指標(biāo)；承災(zāi)體易損性分析主要以人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、耕地比為基本要素。最后，將上述3個(gè)方面內(nèi)容，利用加權(quán)綜合與層次分析法得到干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)干旱風(fēng)險(xiǎn)排名表。干旱風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)由北到南遞減，西岔、黑石和石洞為干旱高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；其他幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為干旱次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

3.2 皋蘭縣冰雹風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

冰雹災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃主要從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性等3個(gè)方面，進(jìn)行綜合分析得到。孕災(zāi)環(huán)境敏感性將地形地貌作為主要指標(biāo)，在迎風(fēng)坡容易形成冰雹的易發(fā)區(qū)域；承災(zāi)體易損性分析，主要以人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、耕地比為基本要素。最后，將上述3個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行加權(quán)疊加，得到冰雹風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)冰雹風(fēng)險(xiǎn)排名表。冰雹的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃總體上，與冰雹災(zāi)害的空間分布相對應(yīng)，同時(shí)又受到地形和經(jīng)濟(jì)、人口密度分布的影響，由北到南遞減，黑石、西岔的北部為冰雹高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；什川中部為冰雹低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

3.3 皋蘭縣沙塵暴風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

沙塵暴災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃主要從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等3個(gè)方面，進(jìn)行綜合分析得到。承災(zāi)體易損性分析，主要以人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、耕地比為基本要素；防災(zāi)減災(zāi)能力分析，主要考慮建筑物工程及森林的抗風(fēng)能力。最后，將3個(gè)方面內(nèi)容加權(quán)疊加，得到沙塵暴風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)沙塵暴風(fēng)險(xiǎn)排名表。石洞西北部、西岔中部為沙塵暴高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；忠和和什川的南部、水阜中部為沙塵暴低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

3.4 皋蘭縣洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃主要從致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、承災(zāi)體易損性、防災(zāi)減災(zāi)能力等4個(gè)方面，進(jìn)行綜合分析得到。孕災(zāi)環(huán)境敏感性分析，主要考慮地形因子，如坡度及高度、河網(wǎng)密度等2個(gè)方面；承災(zāi)體易損性分析，主要以人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、耕地比為基本要素；防災(zāi)減災(zāi)能力分析是指，分析為減少洪澇災(zāi)害所致?lián)p失而進(jìn)行的一系列工程和非工程措施，主要考慮人均國民生產(chǎn)總值。最后，將4個(gè)方面內(nèi)容加權(quán)疊加，得到暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨洪澇風(fēng)險(xiǎn)排名表。九合大部、忠和西南角為暴雨洪澇高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；黑石北部和南部、西岔北部、石洞的西南部、水阜中部為暴雨洪澇低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

4 結(jié)論與討論

該文研究根據(jù)皋蘭縣1981～2010年災(zāi)情數(shù)據(jù)分析得出干旱、沙塵暴、暴雨洪澇和冰雹災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，并得到結(jié)論。

（1）干旱風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)由北到南遞減，西岔、黑石和石洞為干旱高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；其他幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為干旱次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

（2）冰雹的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃總體上與冰雹災(zāi)害的空間分布相對應(yīng)，同時(shí)

又受到地形和經(jīng)濟(jì)、人口密度分布的影響，由北到南遞減，黑石、西岔的北部為冰雹高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；什川中部為冰雹低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

（3）石洞西北部、西岔中部為沙塵暴高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；忠和和什川的南部、水阜中部為沙塵暴低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

（4）九合大部、忠和西南角為暴雨洪澇高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；黑石北部和南部、西岔北部、石洞的西南部、水阜中部為暴雨洪澇低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

以上結(jié)論的得出，有利于明確皋蘭縣主要?dú)庀鬄?zāi)害的特點(diǎn)和防御重點(diǎn)，指導(dǎo)未來10年皋蘭縣氣象防災(zāi)減災(zāi)工作。

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